[00937004]生物高分子聚乳酸合成新技术及加工应用

该项目属于绿色可降解高分子材料领域。涉及采用化学改性方法制备系列聚乳酸及其共聚物，并开发聚乳酸加工新工艺。中国石油资源短缺，能源严重依赖进口，白色污染十分严重，这些都促使国家对环保及其相关产业日益重视。近几年，各项法规政策相继出台，为可降解材料的研究、开发提供了越来越多的支持。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，作为一种最有应用前景的生物降解材料，无论从环境保护方面，还是从开发资源方面来说，均具有重要的社会和环境意义。聚乳酸的研究集中在降低聚乳酸的价格和增加聚乳酸的分子量。熔融缩聚法具有价格低、效率高的优点，但制备的聚乳酸分子量低，没有使用价值，进一步研究周期长、条件苛刻；丙交酯开环聚合则相反，制备丙交酯产率低，成本高，但具有制备的聚乳酸分子量高，使用广泛的特点。该项目在原有研究基础上，实现了聚乳酸合成及应用的重大突破，主要创新有：通过熔融缩聚合成了PLA大分子，并通过接枝共聚得到了高分子量的PLA/PB嵌段共聚物，详细研究了PB含量对PLA性能的影响，获得了重要的数据。通过合成的高产率丙交酯开环聚合制得了高分子量的聚乳酸及PLA/PEG共聚物，利用压力流动成型技术，制备了增韧、增强的聚乳酸片材，为聚乳酸的进一步应用扫清了障碍。通过丙交酯的开环聚合、HDI的偶联制备了PLA/PCL嵌段共聚物，研究了在相同的分子量情况下，聚乳酸嵌段共聚物由脆性材料变成韧性材料的过程及PCL在其中的作用，利用粉末压力流动成型技术，在不熔融情况下，制备了增韧、增强的PLA/PCL片材，具有重大创新，达到国际同类研究的先进水平。开发了高分子量聚乳酸通过静电纺丝法制备纤维膜，应用于过滤、防尘等领域，特别是制作防PM2.5口罩，具有防护性好、绿色可降解的特点。通过熔融缩聚、开环聚合等方法合成了高分子量的聚乳酸及其共聚物，得到了从脆硬聚乳酸到软韧共聚物系列片材，并通过新的固态聚合物加工工艺-压力流动成型技术，得到了拉伸强度提高到2倍左右，韧性提高到10倍以上的高强、高韧的聚乳酸片材，同时利用静电纺制备的聚乳酸纤维膜具有绿色可降解、透气性和透过性综合效果优的过滤膜，其中4h的透气性为776mm/s，透过率为37.2%，在保证透气性的前提下，达到了较好的阻隔效果，克服了市售口罩透气性和透过率难以兼顾的缺陷，具有极高的应用价值。该项目对提高聚乳酸的性能、扩展应用领域、调整行业产业结构、提高市场竞争力具有重要促进作用，并有助于推动绿色、环保相关产业进步。该项目实施后，已获国家发明专利授权2项，发表SCI收录论文3篇，普通期刊发表1篇。